摘要:活性炭是一多孔性含破物質(zhì),具有很強(qiáng)的吸附性能,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè),如:葡萄糖、鏈霉素、慶大霉素、磺胺類、生物堿、激素類、氨基酸、撲熱息痛、維生素B4等成品、半成品的脫色、提純,強(qiáng)力霉素觸媒載體、血液灌流、解毒等方面。本文主要綜述藥用活性炭的治療作用。
很久以前,人們就認(rèn)識(shí)到了木炭的治療作用和藥用價(jià)值。公元前1500年,古埃及的莎草紙中就記載了各種木炭在醫(yī)藥中的應(yīng)用;Hippocrates(公元前400年)和pliny(公元50年)時(shí)代,木炭被用作治療羊癇瘋、綠色貧血和炭疽;D.M.Kehls(1793年)報(bào)道了木炭外用治療壞疽性潰爛。盡管這些應(yīng)用被逐漸遺棄,但直到十九世紀(jì),它們?nèi)匀槐惶峒�。在我�?guó),把木炭用于醫(yī)療上也有悠久的歷史。漢朝就已經(jīng)用木炭作為尸體防腐劑,本草綱目中也記載著人們把木炭作為治療腹瀉及燒傷的病例。
早期應(yīng)用于醫(yī)藥上的炭是木炭。1811年,F(xiàn)igwier發(fā)現(xiàn)動(dòng)物骨質(zhì)熱分解得到的骨炭具有優(yōu)異的脫色性能,實(shí)際上它完全不同于木炭,其主要成分是78%的磷酸鈣,9%的碳酸鈣和11%的炭,而木炭的含碳量大約為90%。后來(lái),人們用硫化鉀或水蒸氣法制備出高吸附性能的炭,即為現(xiàn)在所稱的活性炭。
1 應(yīng)用基礎(chǔ)
活性炭是一種非極性吸附劑,具有很大的比表面積(500~3000m2/g)和發(fā)達(dá)的孔隙。吸附質(zhì)與活性炭之間主要通過(guò)范德華力結(jié)合。不同的物質(zhì)被吸附的最小孔隙不同(見(jiàn)表1)。經(jīng)典的容積充填理論(TVFM)認(rèn)為:活性炭孔徑與吸附質(zhì)分子大小之間有著匹配的問(wèn)題,起吸附作用的孔隙主要是吸附質(zhì)分子大小2~3倍的孔�?紫哆^(guò)大,吸附質(zhì)不能在孔中保留;孔隙太小,吸附質(zhì)不能進(jìn)人入孔中,只有當(dāng)活性炭中適合吸附質(zhì)分子被吸附的孔隙占的比例越大,對(duì)該吸附質(zhì)的吸附量就越大。而決定活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的因素很多,如:原材料、活化方法、活化條件及后處理技術(shù)等。通常,活性炭的孔徑分布在1~100nm范圍內(nèi),起吸附作用的孔隙主要集中在1~10nm,因而有利于分子量70~1000范圍內(nèi)中等有機(jī)分子的吸附。
表1 一些物質(zhì)被吸附的最小孔徑
物質(zhì) | 最小吸附孔徑d(nm) |
碘 | 1 |
高錳酸鉀 | 1 |
亞甲基藍(lán) | 1.5 |
赤蘚紅 | 1.9 |
焦糖 | 約2.8 |
同時(shí)吸附質(zhì)分子的性質(zhì)是決定活性炭吸附能力的另一方面。對(duì)于無(wú)機(jī)化合物,活性炭表現(xiàn)出的吸附能力差異較大;強(qiáng)電解質(zhì)的鹽如NaCl、KNO3等基本不被吸附;非電解質(zhì)的溶質(zhì)如I2、HgCl2等能被很好的去除,其關(guān)鍵因素是要看溶質(zhì)以中性還是以離子狀態(tài)存在。對(duì)于有機(jī)化合物,非極性越強(qiáng),越有利于吸附;同一系列有機(jī)化合物中,分子量增加,越有利于被活性炭吸附;同等大小的分子(分子量),芳香族化合物比脂肪族化合物易被吸附,支鏈分子比直鏈分子易被吸附。
此外,活性炭藥用不會(huì)產(chǎn)生毒副作用。通常,藥用活性炭是由木質(zhì)類原材料用物理法活化,經(jīng)酸洗去除無(wú)機(jī)酸溶物后制得,其質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2。Nau等人曾把粉狀活性炭與動(dòng)物飼料混合進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期動(dòng)物實(shí)驗(yàn),沒(méi)有出現(xiàn)毒副反應(yīng);他們還把活性炭外用于動(dòng)物表皮,也沒(méi)有出現(xiàn)異常現(xiàn)象印。Yatzidis曾給尿毒癥患者每天服用20~50g活性炭,4個(gè)月的臨床表明,沒(méi)有產(chǎn)生任何毒副反應(yīng),相反,病人的腸胃道有了明顯改善。
表2 美國(guó)藥用活性炭標(biāo)準(zhǔn)(UPS)
項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 |
外觀 | 粉狀,無(wú)味,無(wú)臭 |
水分(%) | <15 |
灰分(%) | <4 |
酸溶物(%) | <3.5 |
醇溶物((%) | <0.2 |
硫化物(%) | <0.15 |
氯化物(%) | <0.02 |
重金屬(%) | <0.005 |
2 主要應(yīng)用
2.1 活性炭的解毒功能
藥品、農(nóng)藥及其它化學(xué)物質(zhì)的中毒事件在社會(huì)上非常普遍,處理此類事件的常用急救措施有催吐、洗胃,它們對(duì)處理一般中毒比較有效,但對(duì)稀釋后會(huì)增加毒物活性的急性中毒則非常危險(xiǎn),如急性洋地黃苷中毒,采用催吐或洗胃的急救措施會(huì)導(dǎo)致致命性心室傳導(dǎo)壓迫,這樣就提高了毒物的活性,危險(xiǎn)性加大,普遍認(rèn)為:催吐、洗胃可以延緩毒物的吸收速度;而Henderson研究表明,催吐洗胃很大地增加了毒物的吸收速度,這是由于催吐、洗胃后胃放空,增加了藥品農(nóng)藥與胃粘膜間的接觸面積�?傊�,催吐、洗胃急救措施的不可預(yù)見(jiàn)性或低效在處理許多中毒事件時(shí)并不能令人滿意。
近年來(lái),活性炭由于能夠吸附許多種類的藥品或毒物且本身沒(méi)有毒副作用而重新引起了各國(guó)學(xué)者的重視。表3為活性炭對(duì)不同藥品的吸附量。
表3 活性炭對(duì)藥品的吸附量
物質(zhì) | 吸附量(mg/g) | 物質(zhì) | 吸附量(mg/g) |
HgCl2 | 1800 | 巴比妥酸 | 150 |
磺胺 | 1000 | 巴比妥酸鹽 | 300-500 |
硝酸馬錢子堿 | 950 | 水楊酸 | 550 |
氫氯酸嗎啡 | 800 | 苯酚 | 400 |
阿托品 | 700 | 乙醇 | 300 |
尼古丁 | 700 | 氰化鉀 | 35 |
巴比妥酸 | 700 |
1975年,Dr.jay,Arena用2份活性炭,1份MgO和1份單寧酸制成的所謂的廣譜性解毒劑;但Picchidni研究表明,此類廣譜性解毒劑試管實(shí)驗(yàn)結(jié)果稍低于單純的活性炭,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單純活性炭。
為改善活性炭服用口味,超細(xì)粉狀活性炭通常與適當(dāng)比例的皂土或CMC混合并添加適當(dāng)量的調(diào)味品,如:糖精、櫻桃汁、山梨糖醇、蔗糖等能夠改善口味卻不減弱活性炭吸附性能的物質(zhì)。
2.2 累積性疾病的治療
在人體生理環(huán)境中,代謝物質(zhì)在人體內(nèi)長(zhǎng)期積累達(dá)到并超過(guò)一定限度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)病狀,如:膽固醇、甘油三酯、尿酸、肌苷、尿素等分子。人體在消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí),體液需要到達(dá)腸胃粘膜才可進(jìn)行物質(zhì)交換,并且腸胃粘膜的比表面積很大(2000m2左右),這就提供了口服活性炭治療累積性疾病的可能性。
1978年,F(xiàn)riedman對(duì)6名患有腎功能衰竭的病人每天服用35g活性炭(分4次服用)的試驗(yàn),4~8周后的血液檢查發(fā)現(xiàn),甘油三酯平均降低36%,膽固醇平均降低67%。作者進(jìn)行試管實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):活性炭對(duì)體液中尿酸和肌苷的去除率>80%,這對(duì)治療痛風(fēng)和尿毒癥具有參考價(jià)值。
2.3 腸胃道疾病
活性炭用于治療腸胃道疾病有悠久的歷史。1978年,Chevrel做了如下臨床實(shí)驗(yàn):以60例患有腸胃疾�。ǜ篂a、便秘、胃脹,急性腹痛)的病人為考察對(duì)象,把30g活性炭、14gMg(HCO3)2、33g萍婆膠、100g賦形劑混合,給上述患者服用2~4周后,70%的患者康復(fù),15%的患者明顯改善,僅有15%的患者沒(méi)有療效。
Goiffon曾用吸附有毒扁豆堿的活性炭治療寄生蟲(chóng)、腸感染等疾病。0.15g的I2與等量活性炭復(fù)合被認(rèn)為是廣譜性腸胃抗感染藥。
2.4 血液灌流
1948年出現(xiàn)了第一批活性炭能從血液中有效脫除巴比妥酸鹽的廣告。
雅齊吉斯用洗凈的活性炭裝灌凈化血液里的肌苷、尿酸、胍、水楊酸,巴比妥酸鹽和麥谷蛋白,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體實(shí)驗(yàn)都顯示出很高的吸附去除率;同時(shí)也有一些不希望有的附帶現(xiàn)象:炭粉混入血液;紅血球、白血球、血纖維蛋白減少。不少研究者通過(guò)用與血液具有生物相容性的物質(zhì)包埋活性炭成功的解決了這些問(wèn)題。需要指出的是,血液灌流可治療延遲性中毒,即對(duì)進(jìn)入血液中的毒物都能很好去除。包埋活性炭后,大分子(5000~10000左右的分子)進(jìn)入活性炭的通道被堵死,因而去除困難。
2.5 其它
藥用活性炭在醫(yī)藥上還可用于病毒去除、藥物緩釋劑、皮膚損傷、靜脈注射、細(xì)菌吸附等。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前,歐美國(guó)家在藥用活性炭方面開(kāi)展的工作較多。俄羅斯每年藥用活性炭用量為100t。由于服用活性炭能增強(qiáng)幼兒的抗病能力,因而他們已將每年春秋季服用活性炭作為幼兒園的常規(guī)保健措施;此外,活性炭去膽固醇能力強(qiáng),可以作為心臟、心血管保健藥。我國(guó)雖然也有類似的研究,但投入的人力、物力、財(cái)力都很少,而且許多科技工作者還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到活性炭的醫(yī)用價(jià)值,愿此篇能夠引起國(guó)內(nèi)同仁對(duì)藥用活性炭的重視,積極開(kāi)拓活性炭在醫(yī)藥行業(yè)中的用途。